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技術 ブームを備えた建設機械の油圧駆動装置

出願人 コベルコ建機株式会社
発明者 大川将弥梅津義康
出願日 2016年9月27日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-188073
公開日 2018年4月5日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2018-053474
状態 未査定
技術分野 掘削機械の作業制御 流体圧回路(1)
主要キーワード 使用ポンプ 中間ライン バイパス入口 最大開口面積 ポンプライン ジャッキアップ作業 ジャッキアップ動作 ブリードオフ弁
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

建設機械ブームを十分な速度でブーム上げ方向に駆動しかつブーム下げ方向の駆動時におけるエネルギーロスを有効に抑える油圧駆動装置を提供する。

解決手段

油圧駆動装置は、ブームアクチュエータ26と、第1油圧ポンプ31と、第1ポンプ31よりも小容量の第2油圧ポンプ32と、ブームアクチュエータ26に作動油を供給するための油路切換え供給油路切換部40と、を備える。供給油路切換部40は、第1及び第2油圧ポンプ31,32とブームアクチュエータ26とを遮断する遮断状態と、第1油圧ポンプ31から吐出される作動油をブームアクチュエータ26のブーム上げ入口ポート26aに供給する油路を形成するブーム上げ油路形成状態と、第2油圧ポンプ32から吐出される作動油のみをブームアクチュエータ26のブーム下げ入口ポート26bに供給する油路を形成するブーム下げ油路形成状態と、に切換可能である。

概要

背景

従来、建設機械に設けられる油圧駆動装置として、例えば特許文献1に記載されるものが知られている。

この装置は、ブームアーム及びバケットを含む作業アタッチメントを備えた油圧ショベルに設けられる。当該装置は、前記ブーム、アーム及びバケットをそれぞれ動かすための油圧シリンダであるブームシリンダアームシリンダ及びバケットシリンダと、前記ブームシリンダに作動油を供給する油圧ポンプである第1ポンプと、前記アームシリンダに作動油を供給する油圧ポンプである第2ポンプと、前記第1及び第2油圧ポンプよりも小さい容量を有して旋回モータ等に作動油を供給する第3ポンプと、前記各シリンダに対応して設けられる複数の切換弁と、ブーム合流制御弁と、を備える。前記複数の切換弁は、ブーム用の切換弁を含み、当該ブーム用の切換弁は、前記第1ポンプから吐出される作動油を前記ブームシリンダのへッド側室に供給して当該ブームシリンダを伸長させることにより前記ブームをブーム上げ方向に動かすブーム上げ位置と、前記第1ポンプから吐出される作動油を前記ブームシリンダのロッド側室に供給して当該ブームシリンダを収縮させることにより前記ブームをブーム下げ方向に動かすブーム下げ位置と、に切換えられることが可能である。前記ブーム合流制御弁は、前記ブームが前記ブーム上げ方向に駆動される際に開弁されることにより、前記第3ポンプが吐出される作動油が前記第1ポンプから吐出される作動油にブーム合流油路を通じて合流するのを許容して前記ブームのブーム上げ方向の動き増速する。

概要

建設機械のブームを十分な速度でブーム上げ方向に駆動しかつブーム下げ方向の駆動時におけるエネルギーロスを有効に抑える油圧駆動装置を提供する。油圧駆動装置は、ブームアクチュエータ26と、第1油圧ポンプ31と、第1ポンプ31よりも小容量の第2油圧ポンプ32と、ブームアクチュエータ26に作動油を供給するための油路を切換える供給油路切換部40と、を備える。供給油路切換部40は、第1及び第2油圧ポンプ31,32とブームアクチュエータ26とを遮断する遮断状態と、第1油圧ポンプ31から吐出される作動油をブームアクチュエータ26のブーム上げ入口ポート26aに供給する油路を形成するブーム上げ油路形成状態と、第2油圧ポンプ32から吐出される作動油のみをブームアクチュエータ26のブーム下げ入口ポート26bに供給する油路を形成するブーム下げ油路形成状態と、に切換可能である。

目的

本発明は、このような事情に鑑み、ブームを備えた建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、前記ブームを十分な速度でブーム上げ方向に駆動することが可能であり、かつ、当該ブームのブーム下げ方向の駆動時におけるエネルギーロスを有効に抑えることが可能な装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ブーム上げ方向及びブーム下げ方向に動作可能なブームを備えた建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、ブーム上げ入口ポート及びブーム下げ入口ポートを有し、前記ブーム上げ入口ポートを通じての作動油の供給を受けることにより前記ブームを前記ブーム上げ方向に動かすように作動し、前記ブーム下げ入口ポートを通じての作動油の供給を受けることにより前記ブームを下げ方向に動かすように作動するブームアクチュエータと、作動油を吐出する第1油圧ポンプと、前記第1油圧ポンプの容量よりも小さい容量を有し、作動油を吐出する第2油圧ポンプと、前記ブームアクチュエータの前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートと前記第1及び第2油圧ポンプとの間に介在して前記ブームアクチュエータに作動油を供給するための油路切換え供給油路切換部であって、前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートと前記第1及び第2油圧ポンプとの間を遮断する遮断状態と、前記第1及び第2油圧ポンプから吐出される作動油のうちの少なくとも前記第1油圧ポンプから吐出される作動油が前記ブーム上げ入口ポートに供給されるように当該第1油圧ポンプと当該ブーム上げ入口ポートとを接続するブーム上げ油路を形成するブーム上げ油路形成状態と、前記第1及び第2油圧ポンプから吐出される作動油のうち前記第2油圧ポンプから吐出される作動油のみが前記ブーム下げ入口ポートに供給されるように前記第1油圧ポンプを前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートから遮断するとともに前記第2油圧ポンプを前記ブーム下げ入口ポートに接続するブーム下げ油路を形成するブーム下げ油路形成状態と、のうちのいずれかの状態に択一的に切換えられることが可能な供給油路切換部と、を備える、建設機械の油圧駆動装置。

請求項2

請求項1記載の建設機械の油圧駆動装置であって、前記ブームを前記ブーム上げ方向に動かすためのブーム上げ操作を受けることによりブーム上げ信号を生成して前記供給油路切換部に入力し、前記ブーム下げ方向に動かすためのブーム下げ操作を受けることによりブーム下げ信号を生成して前記供給油路切換部に入力するブーム操作装置をさらに備え、前記供給油路切換部は、前記ブーム操作装置から前記ブーム上げ信号が入力されたときには前記ブーム上げ油路形成状態に切換えられ、前記ブーム操作装置から前記ブーム下げ信号が入力されたときには前記ブーム下げ油路形成状態に切換えられる、建設機械の油圧駆動装置。

請求項3

請求項2記載の建設機械の油圧駆動装置であって、前記第2油圧ポンプから吐出される作動油を前記供給油路切換部をバイパスしてタンクに導くブリードオフ油路と、当該ブリードオフ油路に設けられ、前記ブーム操作装置に与えられるブーム下げ操作の操作量が大きいほど前記ブリードオフ油路を流れる作動油の流量であるブリードオフ流量を減少させるように前記ブーム下げ信号の入力を受けて閉弁方向に作動するブリードオフ弁と、をさらに備える、建設機械の油圧駆動装置。

請求項4

請求項2または3記載の建設機械の油圧駆動装置であって、前記供給油路切換部は、前記ブーム上げ信号及び前記ブーム下げ信号の入力を受けて切換動作を行う方向切換弁を含み、当該方向切換弁は、前記第1ポンプ、前記第2ポンプ、前記ブームアクチュエータのブーム上げ入口ポート及びブーム下げ入口ポート、及びタンクのそれぞれに接続される複数のバルブポートを含み、前記ブーム上げ信号及び前記ブーム下げ信号のいずれの入力も受けないときは前記複数のバルブポートのうち前記ブーム上げ入口ポート及び前記ブーム下げ入口ポートのそれぞれに接続されるバルブポートと前記第1油圧ポンプ及び前記第2油圧ポンプにそれぞれ接続されるバルブポートとの間を遮断する中立位置を保ち、前記ブーム上げ信号の入力を受けたときは前記第1油圧ポンプに接続されるバルブポート及び前記第2油圧ポンプに接続されるバルブポートのうちの少なくとも前記第1油圧ポンプに接続されるバルブポートと前記ブーム上げ入口ポートに接続されるバルブポートとを連通する油路を形成するとともに前記ブーム下げ入口ポートに接続されるバルブポートと前記タンクに接続されるバルブポートとを連通する油路を形成するブーム上げ位置に切換わり、前記ブーム下げ信号の入力を受けたときは前記第1油圧ポンプに接続されるバルブポートと前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートにそれぞれ接続されるバルブポートとの間を遮断するとともに前記第2油圧ポンプに接続されるバルブポートと前記ブーム下げ入口ポートに接続されるバルブポートとを連通する油路を形成するブーム下げ位置に切換わる、建設機械の油圧駆動装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載の建設機械の油圧駆動装置であって、前記第1油圧ポンプは、当該第1油圧ポンプから吐出される作動油が前記ブームアクチュエータとは別の他の油圧アクチュエータに供給されることが可能となるように当該他の油圧アクチュエータに接続される、建設機械の油圧駆動装置。

請求項6

請求項5記載の建設機械の油圧駆動装置であって、前記第1油圧ポンプから吐出される作動油を前記ブームアクチュエータをバイパスして前記他の油圧アクチュエータに導くバイパスラインをさらに備え、前記供給油路切換部は、前記ブーム下げ油路形成状態において、前記ブーム下げ油路とは独立して前記バイパスラインを開通するバイパス油路を形成する、建設機械の油圧駆動装置。

技術分野

0001

本発明は、ブームを備えた建設機械、例えば油圧ショベル、に設けられる油圧駆動装置に関する。

背景技術

0002

従来、建設機械に設けられる油圧駆動装置として、例えば特許文献1に記載されるものが知られている。

0003

この装置は、ブーム、アーム及びバケットを含む作業アタッチメントを備えた油圧ショベルに設けられる。当該装置は、前記ブーム、アーム及びバケットをそれぞれ動かすための油圧シリンダであるブームシリンダアームシリンダ及びバケットシリンダと、前記ブームシリンダに作動油を供給する油圧ポンプである第1ポンプと、前記アームシリンダに作動油を供給する油圧ポンプである第2ポンプと、前記第1及び第2油圧ポンプよりも小さい容量を有して旋回モータ等に作動油を供給する第3ポンプと、前記各シリンダに対応して設けられる複数の切換弁と、ブーム合流制御弁と、を備える。前記複数の切換弁は、ブーム用の切換弁を含み、当該ブーム用の切換弁は、前記第1ポンプから吐出される作動油を前記ブームシリンダのへッド側室に供給して当該ブームシリンダを伸長させることにより前記ブームをブーム上げ方向に動かすブーム上げ位置と、前記第1ポンプから吐出される作動油を前記ブームシリンダのロッド側室に供給して当該ブームシリンダを収縮させることにより前記ブームをブーム下げ方向に動かすブーム下げ位置と、に切換えられることが可能である。前記ブーム合流制御弁は、前記ブームが前記ブーム上げ方向に駆動される際に開弁されることにより、前記第3ポンプが吐出される作動油が前記第1ポンプから吐出される作動油にブーム合流油路を通じて合流するのを許容して前記ブームのブーム上げ方向の動き増速する。

先行技術

0004

特開2014−95398号公報

発明が解決しようとする課題

0005

前記ブームを駆動するための油圧ポンプ(特許文献1では第1油圧ポンプ)には、ブーム上げ動作に要求される作業速度を考慮して比較的大容量のものが用いられるため、ブーム下げ動作では高速での駆動が要求されないにもかかわらず前記油圧ポンプから大流量で作動油が吐出されることになり、このことがエネルギーロスの削減の大きな妨げとなる。特に、前記ブーム下げ方向の駆動に際しては、例えばジャッキアップ動作(作業アタッチメントの先端のバケット等を着地させたまま積極的なブーム下げ方向の駆動を行うことにより車体前部を浮かせる動作)のようにブーム下げ方向の駆動の負荷が高い場合にもブームシリンダへの作動油の供給の流量を確保するためのブリードオフ流路絞りや、前記のような油圧ポンプからの大流量での作動油の吐出にもかかわらず安全上ブーム下げ方向の速度を規制するためのメータアウト流路の絞りが行われることが多く、これらの絞りは前記エネルギーロスをより著しいものにする。

0006

本発明は、このような事情に鑑み、ブームを備えた建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、前記ブームを十分な速度でブーム上げ方向に駆動することが可能であり、かつ、当該ブームのブーム下げ方向の駆動時におけるエネルギーロスを有効に抑えることが可能な装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明者らは、前記課題を解決するための手段として、主としてブームの駆動のために具備される大容量の油圧ポンプとは別に、当該ブームのブーム上げ方向の駆動のための作動油の増量や他の油圧アクチュエータの駆動のために装備される小容量の油圧ポンプに着目した。すなわち、従来の油圧駆動装置ではブーム上げ方向の駆動及びブーム下げ方向の駆動がいずれも前記大容量の油圧ポンプを用いて行われているのに対し、本発明者らは、概して高い速度が要求されないブーム下げ方向の駆動については前記の大容量の油圧ポンプではなく前記小容量の油圧ポンプを活用することにより、ブーム下げ駆動のために吐出される作動油の流量を抑え、これにより、ブーム下げ駆動時におけるエネルギーロスを有効に削減することに想到した。

0008

本発明は、このような観点に基いてなされたものである。すなわち、本発明により提供されるのは、ブーム上げ方向及びブーム下げ方向に動作可能なブームを備えた建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、ブーム上げ入口ポート及びブーム下げ入口ポートを有し、前記ブーム上げ入口ポートを通じての作動油の供給を受けることにより前記ブームを前記ブーム上げ方向に動かすように作動し、前記ブーム下げ入口ポートを通じての作動油の供給を受けることにより前記ブームを下げ方向に動かすように作動するブームアクチュエータと、作動油を吐出する第1油圧ポンプと、前記第1油圧ポンプの容量よりも小さい容量を有し、作動油を吐出する第2油圧ポンプと、前記ブームアクチュエータの前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートと前記第1及び第2油圧ポンプとの間に介在して前記ブームアクチュエータに作動油を供給するための油路を切換える供給油路切換部であって、前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートと前記第1及び第2油圧ポンプとの間を遮断する遮断状態と、前記第1及び第2油圧ポンプから吐出される作動油のうちの少なくとも前記第1油圧ポンプから吐出される作動油が前記ブーム上げ入口ポートに供給されるように当該第1油圧ポンプと当該ブーム上げ入口ポートとを接続するブーム上げ油路を形成するブーム上げ油路形成状態と、前記第1及び第2油圧ポンプから吐出される作動油のうち前記第2油圧ポンプから吐出される作動油のみが前記ブーム下げ入口ポートに供給されるように前記第1油圧ポンプを前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートから遮断するとともに前記第2油圧ポンプを前記ブーム下げ入口ポートに接続するブーム下げ油路を形成するブーム下げ油路形成状態と、のうちのいずれかの状態に択一的に切換えられることが可能な供給油路切換部と、を備える。

0009

この油圧駆動装置によれば、前記供給油路切換部は、ブームアクチュエータに接続される油圧ポンプをブームの作動方向に応じて切換えることにより、ブーム上げ動作に要求される速度の確保とブーム下げ動作時におけるエネルギーロスの低減との両立を可能にする。すなわち、当該供給油路切換部は、前記ブームアクチュエータのブーム上げ入口ポートに対しては前記第1及び第2油圧ポンプのうち少なくとも前記第1油圧ポンプすなわち容量の大きい油圧ポンプを接続することにより、従来と同様、高い速度でブームをブーム上げ方向に動かすことを可能にする一方、ブーム下げ入口ポートに対しては前記第1及び第2油圧ポンプのうちの小容量の第2油圧ポンプを利用すべく当該第2油圧ポンプのみを当該ブーム下げ入口ポートに接続することにより、ブーム下げ駆動のためにブームアクチュエータに供給される作動油の流量を抑えることができる。このようなブーム下げ駆動のための供給流量の抑制は、ジャッキアップ作業等の高負荷ブーム下げ駆動を可能にするためのブリードオフ流路の絞りやブーム下げ速度を規制するためのメータアウト流路の絞りがなされた場合においても、当該絞りに起因するエネルギーロスを有効に削減することを可能にする。しかも、ブーム上げ方向の動作に比べてブーム下げ方向の動作には前記ジャッキアップ動作等も含めて高い速度が要求されないので、小容量である第2油圧ポンプのみを前記ブーム下げ入口ポートに接続することによる支障はほとんど生じない。

0010

前記油圧駆動装置は、前記ブームを前記ブーム上げ方向に動かすためのブーム上げ操作を受けることによりブーム上げ信号を生成して前記供給油路切換部に入力し、前記ブーム下げ方向に動かすためのブーム下げ操作を受けることによりブーム下げ信号を生成して前記供給油路切換部に入力するブーム操作装置をさらに備え、前記供給油路切換部は、前記ブーム操作装置から前記ブーム上げ信号が入力されたときには前記ブーム上げ油路形成状態に切換えられ、前記ブーム操作装置から前記ブーム下げ信号が入力されたときには前記ブーム下げ油路形成状態に切換えられることが、好ましい。この構成は、前記第1及び第2油圧ポンプのうち前記ブーム操作装置に与えられるブーム上げ操作及びブーム下げ操作に適した油圧ポンプを自動的に選択して前記ブームアクチュエータに接続することを可能にする。

0011

この場合、前記油圧駆動装置は、前記第2油圧ポンプから吐出される作動油を前記供給油路切換部をバイパスしてタンクに導くブリードオフ油路と、当該ブリードオフ油路に設けられ、前記ブーム操作装置に与えられるブーム下げ操作の操作量が大きいほど前記ブリードオフ油路を流れる作動油の流量であるブリードオフ流量を減少させるように前記ブーム下げ信号の入力を受けて閉弁方向に作動するブリードオフ弁と、をさらに備えることが好ましい。当該ブリードオフ弁は、前記ブーム下げ操作が大きい場合、例えば前記ジャッキアップ作業のように高負荷でのブーム下げ方向の駆動が要求される場合、に前記ブリードオフ流量を絞ることで、前記ブームアクチュエータの負荷が高い状態でブーム下げ方向の駆動が行われる場合、例えば前記ジャッキアップ作業が行われる場合、にも当該ブームアクチュエータに前記第2油圧ポンプが吐出する作動油が供給されることを可能にする。しかも、低容量ポンプである当該第2油圧ポンプが吐出する作動油の流量は小さいので、前記ブリードオフ流量を絞ることによるエネルギーのロスは小さい。また、ブーム下げ操作が最大の場合に前記ブリードオフ弁を全閉にすれば、当該ブリードオフ弁での圧力損失を無くすことが可能である。

0012

前記第1油圧ポンプは、当該第1油圧ポンプから吐出される作動油が前記ブームアクチュエータとは別の他の油圧アクチュエータに供給されることが可能となるように当該他の油圧アクチュエータに接続されてもよい。このことは、大容量の第1油圧ポンプを活用してブームアクチュエータ以外の前記他の油圧アクチュエータを作動させることを可能にする。しかも、ブーム下げ操作が行われるときには前記第1油圧ポンプが前記ブームシリンダから遮断されるので、当該ブーム下げ操作に対応して行われるべきブームシリンダの駆動負荷が小さいことに起因して当該第1油圧ポンプにより吐出される作動油の大半が当該ブームシリンダに流れ込んで前記他の油圧アクチュエータの駆動が不能となる、いわゆる圧力干渉を回避することが可能である。

0013

具体的には、前記第1油圧ポンプから吐出される作動油を前記ブームアクチュエータをバイパスして前記他の油圧アクチュエータに導くバイパスラインをさらに備え、前記供給油路切換部は、前記ブーム下げ油路形成状態において、前記ブーム下げ油路とは独立して前記バイパスラインを開通するバイパス油路を形成するものが、好適である。この供給油路切換部は、第2油圧ポンプからブームアクチュエータに供給されるブーム下げ用の作動油の流量にかかわらず、第1油圧ポンプから吐出される作動油が安定して前記他の油圧アクチュエータに供給されることを可能にする。

0014

前記供給油路切換部は、例えば、前記ブーム上げ信号及び前記ブーム下げ信号の入力を受けて切換動作を行う方向切換弁を用いて構成されることが可能である。当該方向切換弁としては、前記第1ポンプ、前記第2ポンプ、前記ブームアクチュエータのブーム上げ入口ポート及びブーム下げ入口ポート、及びタンクのそれぞれに接続される複数のバルブポートを含み、前記ブーム上げ信号及び前記ブーム下げ信号のいずれの入力も受けないときは前記複数のバルブポートのうち前記ブーム上げ入口ポート及び前記ブーム下げ入口ポートのそれぞれに接続されるバルブポートと前記第1油圧ポンプ及び前記第2油圧ポンプにそれぞれ接続されるバルブポートとの間を遮断する中立位置を保ち、前記ブーム上げ信号の入力を受けたときは前記第1油圧ポンプに接続されるバルブポート及び前記第2油圧ポンプに接続されるバルブポートのうちの少なくとも前記第1油圧ポンプに接続されるバルブポートと前記ブーム上げ入口ポートに接続されるバルブポートとを連通する油路を形成するとともに前記ブーム下げ入口ポートに接続されるバルブポートと前記タンクに接続されるバルブポートとを連通する油路を形成するブーム上げ位置に切換わり、前記ブーム下げ信号の入力を受けたときは前記第1油圧ポンプに接続されるバルブポートと前記ブーム上げ及びブーム下げ入口ポートにそれぞれ接続されるバルブポートとの間を遮断するとともに前記第2油圧ポンプに接続されるバルブポートと前記ブーム下げ入口ポートに接続されるバルブポートとを連通する油路を形成するブーム下げ位置に切換わるものが、好適である。

0015

当該方向切換弁を含む供給油路切換部によれば、当該方向切換弁に前記ブーム上げ信号及びブーム下げ信号を入力することにより、前記遮断状態、前記ブーム上げ油路形成状態及び前記ブーム下げ油路形成状態のそれぞれを簡素な構成で実現することができる。

発明の効果

0016

以上のように、本発明によれば、ブームを備えた建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、前記ブームを十分な速度でブーム上げ方向に駆動することが可能であり、かつ、当該ブームのブーム下げ方向の駆動時におけるエネルギーロスを有効に抑えることが可能な装置が、提供される。

図面の簡単な説明

0017

本発明の各実施の形態に係る油圧駆動装置が搭載される建設機械の例である油圧ショベルを示す側面図である。
本発明の第1の実施の形態に係る油圧駆動装置を示す回路図である。
本発明の第2の実施の形態に係る油圧駆動装置を示す回路図である。

実施例

0018

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

0019

図1は、前記実施の形態に係る油圧駆動装置が設けられる建設機械の例である油圧ショベルを示す。当該油圧ショベルは、地盤G上を走行可能な下部走行体10と、前記下部走行体10に搭載される上部旋回体12と、上部旋回体12に搭載される作業装置14と、を備える。前記下部走行体10は、左右一対クローラ11を有し、前記上部旋回体12は、キャブ16、エンジンルーム18などを含むが設けられている。

0020

前記作業装置14は、ブーム20、アーム22、バケット24、及びこれらの駆動のためにそれぞれ設けられた複数の伸縮可能な油圧シリンダ、すなわちブームシリンダ26、アームシリンダ27及びバケットシリンダ28を含む。このうち前記ブーム20の駆動のための油圧アクチュエータであるブームシリンダ26が、本発明にいう「ブームアクチュエータ」に相当する。

0021

前記ブーム20は、上部旋回体12の前端起伏可能すなわち水平軸回り回動可能に支持される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。すなわち、当該ブーム20は、図1に矢印15A,15Bでそれぞれ示されるブーム上げ方向及びブーム下げ方向の双方に回動することが可能である。前記アーム22は、前記ブーム20の先端部に水平軸回りに回動可能に取付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有し、当該回動により、前記上部旋回体12に近づくアーム引き方向(図1では反時計回り方向)とその反対のアーム押し方向(図1では時計回り方向)の双方に回動することが可能である。前記バケット24は、前記アーム22の先端部に回動可能に取付けられ、その回動により、地盤Gを掘削して土砂を掬い上げる方向であるバケット掘削方向(図1では反時計回り方向)と、その反対のバケット開き方向(図1では時計回り方向)との双方に回動することが可能である。

0022

前記各シリンダ26〜28は作動油の供給を受けて伸縮方向に作動し、当該シリンダ26〜28に対応する駆動対象を回動させる。具体的に、前記ブームシリンダ26は、その伸長及び収縮により前記ブーム20を前記ブーム上げ方向及び前記ブーム下げ方向にそれぞれ動かすように当該ブーム20と上部旋回体12との間に介在する。同様に、前記アームシリンダ27は、その伸長及び収縮により前記アーム22を前記アーム引き方向及び前記アーム押し方向にそれぞれ動かすように当該アーム22と前記ブーム20との間に介在し、前記バケットシリンダ28は、その伸長及び収縮により前記バケット24を前記バケット掘削方向及び前記バケット開き方向にそれぞれ動かすように当該バケット24と前記アーム22との間に介在する。

0023

図2は、本発明の第1の実施の形態に係る油圧駆動装置を示す。この油圧駆動装置は、前記ブームシリンダ26、前記アームシリンダ27及び前記バケットシリンダ28に加え、前記ブームシリンダ26及び前記バケットシリンダ28を作動させるための要素として、第1油圧ポンプ31と、第2油圧ポンプ32と、ブームリモコン弁36と、バケットリモコン弁38と、供給油路切換弁40と、ブリードオフ弁50と、バケット制御弁60と、を備える。

0024

前記ブームシリンダ26は、シリンダ本体と、当該シリンダ本体の内部空間をへッド側室26hとロッド側室26rとに区画するピストンと、を有し、前記シリンダ本体には前記へッド側室26h及び前記ロッド側室26rにそれぞれ連通するブーム上げ入口ポート26a及びブーム下げ入口ポート26bが形成されている。ブームシリンダ26は、前記ブーム上げ入口ポート26aを通じて前記へッド側室26hに作動油が供給されることにより伸長してブーム20を前記ブーム上げ方向に回動させながら前記ロッド側室26r内の作動油を前記ブーム下げ入口ポート26bを通じて排出し、逆に前記ブーム下げ入口ポート26bを通じて前記ロッド側室26rに作動油が供給されることにより収縮して前記ブーム20を前記ブーム下げ方向に回動させながら前記へッド側室26h内の作動油を前記ブーム下げ入口ポート26aを通じて排出する。

0025

同様に、前記バケットシリンダ28は、シリンダ本体と、当該シリンダ本体の内部空間をへッド側室28hとロッド側室28rとに区画するピストンと、を有し、前記シリンダ本体には前記へッド側室28h及び前記ロッド側室28rにそれぞれ連通するバケット掘削入口ポート28a及びバケット開き入口ポート28bが形成されている。バケットシリンダ28は、前記バケット掘削入口ポート28aを通じて前記へッド側室28hに作動油が供給されることにより伸長してバケット24を前記バケット掘削方向に回動させながら前記ロッド側室28r内の作動油を前記バケット開き入口ポート28bを通じて排出し、逆に前記バケット開き入口ポート28bを通じて前記ロッド側室28rに作動油が供給されることにより収縮して前記バケット24を前記バケット開き方向に回動させながら前記へッド側室28h内の作動油を前記バケット掘削入口ポート28aを通じて排出する。

0026

前記第1及び第2油圧ポンプ31,32は、それぞれ、図示されない共通のエンジンにより駆動されることによりタンク内の作動油を吸入して吐出する。前記第1及び第2油圧ポンプ31,32は、それぞれ固定容量型油圧ポンプからなり、前記第2油圧ポンプ32は前記第1油圧ポンプ31のポンプ容量よりも小さいポンプ容量(押しのけ容積)を有する。従って、前記共通のエンジンにより前記第1及び第2油圧ポンプ31,32が同じ回転数で駆動されるときに当該第2油圧ポンプ32が吐出する作動油の流量(第2ポンプ吐出流量)は当該第1油圧ポンプ31が吐出する作動油の流量(第1ポンプ吐出流量)よりも小さい。

0027

前記ブームリモコン弁36は、前記ブーム20をブーム上げ方向及びブーム下げ方向にそれぞれ動かすための操作を受けるブーム操作装置であり、ブーム操作レバー36aと弁本体36bとを有する。前記ブーム操作レバー36aは、前記ブーム上げ方向の動作を指令するための回動操作であるブーム上げ操作と、前記ブーム下げ方向の動作を指令するための回動操作であって前記ブーム上げ操作と反対方向のブーム下げ操作と、を受ける。前記弁本体36bは、図略のパイロット油圧源に接続され、ブーム上げパイロット圧及びブーム下げパイロット圧のうち前記ブーム操作レバー36aに与えられるブーム操作の方向に対応するパイロット圧であって当該ブーム操作の大きさに対応した大きさのブームパイロット圧を出力する。

0028

前記バケットリモコン弁38は、前記バケット24を前記バケット掘削方向と前記バケット開き方向とにそれぞれ動かすための操作を受けるバケット操作装置であり、バケット操作レバー38aと弁本体38bとを有する。前記アーム操作レバー38aは、前記バケット掘削方向の動作を指令するための回動操作であるバケット掘削操作と、前記バケット開き方向の動作を指令するための回動操作であって前記バケット掘削操作と反対方向のバケット開き操作と、を受ける。前記弁本体38bは、前記パイロット油圧源に接続され、バケット掘削パイロット圧及びバケット開きパイロット圧のうち前記バケット操作レバー38aに与えられるバケット操作の方向に対応するパイロット圧であって当該バケット操作の大きさに対応した大きさのバケットパイロット圧を出力する。

0029

前記供給油路切換弁40は、パイロット操作式の方向切換弁からなり、前記第1油圧ポンプ31及び第2油圧ポンプ32から前記ブームシリンダ26及び前記バケットシリンダ28に作動油を供給するための供給油路を切換える供給油路切換部を構成する。具体的に、当該供給油路切換弁40は、複数のバルブポートを有するとともに、一対のパイロットポートすなわちブーム上げパイロットポート44A及びブーム下げパイロットポート44Bを有し、当該パイロットポート44A,44Bに入力されるパイロット圧によって中立位置40n、ブーム上げ位置40a及びブーム下げ位置40bのいずれかの位置に切換えられる。

0030

前記複数のバルブポートは、この実施の形態では7つのポート、すなわち、前記第1ポンプ31の吐出口に第1ポンプライン41を介して接続される第1ポンプポートと、前記第2ポンプ32の吐出口に第2ポンプライン42を介して接続される第2ポンプポートと、前記ブームシリンダ26のブーム上げ入口ポート26a及びブーム下げ入口ポート26bにブーム上げ供給油路46A及びブーム下げ供給油路46Bをそれぞれ介して接続されるブーム上げポート及びブーム下げポートと、タンクにタンクライン30を介して接続されるタンクポートと、センターバイパスライン33の上流側部分及び下流側部分にそれぞれ接続されるセンターバイパス入口ポート及びセンターバイパス出口ポートと、を含む。前記センターバイパスライン33は、前記第1ポンプライン41から分岐しかつ前記供給油路切換弁40及び前記バケット制御弁46を通って前記タンクに至るラインである。すなわち、当該センターバイパスライン33は、前記第1油圧ポンプ31から吐出される作動油を前記ブームシリンダ26をバイパスして他の油圧アクチュエータであるバケットシリンダ28に導くバイパスラインに相当する。前記第1及び第2ポンプライン41,42にはそれぞれ図略のメインリリーフ弁が接続される。

0031

前記ブーム上げパイロットポート44A及び前記ブーム下げパイロットポート44Bは、それぞれ、ブーム上げパイロットライン34A及びブーム下げパイロットライン34Bを介して前記ブームリモコン弁36の弁本体36bに接続される。当該弁本体36bは、前記ブーム操作レバー36aにブーム上げ操作が与えられたときに前記ブーム上げパイロットライン34Aを通じて前記ブーム上げパイロットポート44Aにブーム上げパイロット圧を入力し、前記ブーム操作レバー36aにブーム下げ操作が与えられたときに前記ブーム下げパイロットライン34Bを通じて前記ブーム下げパイロットポート44Bにブーム下げパイロット圧を入力する。

0032

前記供給油路切換弁40は、前記ブーム上げ及びブーム下げパイロットポート44A,44Bのいずれにもパイロット圧が供給されないときは前記中立位置40nを保ち、この中立位置40nでは、前記センターバイパス入口ポートと前記センターバイパス出口ポートとを相互に連通する油路を形成する一方、その他のバルブポートを相互に遮断する。つまり、当該中立位置40nにおいて、前記供給油路切換弁40は、前記センターバイパスライン33を開通する一方、前記第1及び第2油圧ポンプ31,32、前記ブームシリンダ26及び前記タンクを相互に遮断する。

0033

前記供給油路切換弁40は、前記ブーム上げパイロットポート44Aに一定以上の大きさのブーム上げパイロット圧が供給されたときは、前記中立位置40nから前記ブーム上げパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記ブーム上げ位置40aに切換えられ、このブーム上げ位置40aでは、前記ストロークに対応した開口面積で前記第1及び前記第2ポンプポートを前記ブーム上げポートに連通する油路と、前記ストロークに対応した開口面積で前記ブーム下げポートを前記タンクに連通する油路と、を形成する一方、前記センターバイパス入口ポートと前記センターバイパス出口ポートとの間を遮断する。つまり、当該ブーム上げ位置40aにおいて、前記供給油路切換弁40は、i)前記第1及び第2油圧ポンプ31,32から吐出された作動油が前記ブーム上げパイロット圧の大きさに対応した流量で前記ブーム上げ供給油路46A及び前記ブームシリンダ26のブーム上げ入口ポート26aを通じて当該ブームシリンダ26のへッド側室26hに供給されることを許容するブーム上げ油路と、ii)前記ブームシリンダ26のロッド側室26rからブーム下げ入口ポート26bを通じて排出された作動油が前記ブーム上げパイロット圧の大きさに対応した流量でブーム下げ供給油路46B及びタンクライン30を通じてタンクに戻ることを許容する戻り油路と、を形成する一方、iii)前記センターバイパスライン33を遮断する。

0034

前記供給油路切換弁40は、前記ブーム下げパイロットポート44Bに一定以上の大きさのブーム下げパイロット圧が供給されたときは、前記中立位置40nから前記ブーム下げパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記ブーム下げ位置40bに切換えられ、このブーム下げ位置40bでは、前記第1ポンプポートを遮蔽しながら前記ストロークに対応した開口面積で前記第2ポンプポートのみを前記ブーム下げポートに連通する油路と、前記ストロークに対応した開口面積で前記ブーム上げポートを前記タンクに連通する油路と、を形成する一方、前記センターバイパス入口ポートと前記センターバイパス出口ポートとを連通する油路を形成する。つまり、当該ブーム下げ位置40bにおいて、前記供給油路切換弁40は、i)前記第1及び第2油圧ポンプ31,32から吐出される作動油のうち第2油圧ポンプ32から吐出される作動油のみが前記ブーム下げパイロット圧の大きさに対応した流量で前記ブーム下げ供給油路46B及び前記ブームシリンダ26のブーム下げ入口ポート26bを通じて当該ブームシリンダ26のロッド側室26rに供給されることを許容するブーム下げ油路と、ii)前記ブームシリンダ26のへッド側室26hからブーム上げ入口ポート26aを通じて排出された作動油が前記ブーム上げパイロット圧の大きさに対応した流量でブーム上げ供給油路46A及びタンクライン30を通じてタンクに戻ることを許容する戻り油路と、を形成する一方、iii)前記ブーム下げ油路とは独立して前記センターバイパスライン33を開通するバイパス油路を形成する。

0035

なお、前記へッド側室26h内の作動油が前記ブーム上げ供給油路46A及び前記タンクライン30を通じてタンクに戻ることを許容する油路(メータアウト流路)の開口面積は、安全上ブーム下げ動作の速度を規制するために絞られてもよい。

0036

前記ブリードオフ弁50は、前記第2ポンプライン42から分岐するブリードオフライン52の途中に設けられる。ブリードオフライン52は、前記第2油圧ポンプ32から吐出される作動油を直接(前記供給油路切換弁40をバイパスして)タンクに戻すためのラインである。前記ブリードオフ弁50は、パイロットポート53を有するパイロット操作式の流量制御弁であり、前記パイロットポート53に前記ブーム上げパイロット圧または前記ブーム下げパイロット圧が入力されたときにその入力されたパイロット圧の大きさに対応した度合いでブリードオフ流量すなわち前記ブリードオフライン52を流れる作動油の流量を減少させる絞り動作を行う。

0037

具体的に、前記パイロットポート53はブリードオフパイロットライン56を介してシャトル弁54に接続され、当該シャトル弁54は、前記ブーム上げパイロット圧及び前記ブーム下げパイロット圧のうちの高位のパイロット圧を選択して前記ブリードオフパイロットライン56を通じて前記パイロットポート53に入力する。前記ブリードオフ弁50は、前記パイロットポート53にパイロット圧が入力されないときは中立位置50nを維持して前記ブリードオフライン52を最大開口面積でもって開通する一方、前記パイロットポート53にパイロット圧(ブーム上げパイロット圧またはブーム下げパイロット圧)が入力されるとそのパイロット圧の大きさに対応した度合いで流路面積を減少させる、つまりブリードオフ流量を減少させる、絞り動作を行う。

0038

前記バケット制御弁60は、前記第1油圧ポンプ31と前記バケットシリンダ28との間に介在し、当該第1油圧ポンプ31から当該バケットシリンダ28に供給される作動油の方向及び流量を前記バケットリモコン弁38に与えられるバケット操作の方向及び大きさに応じて変化させるような動作を行う。

0039

前記バケット制御弁60は、パイロット操作式の方向切換弁からなり、複数のバルブポートを有するとともに、一対のパイロットポートすなわちバケット掘削パイロットポート67A及びバケット開きパイロットポート67Bを有し、当該パイロットポート67A,67Bに入力されるパイロット圧によって中立位置60n、バケット掘削位置60a及びバケット開き位置60bのいずれかの位置に切換えられる。

0040

前記複数のバルブポートは、前記第1ポンプ31の吐出口に前記センターバイパスライン33及びこれとは別のパラレルライン61を介して接続されるポンプポートと、前記バケットシリンダ28のバケット掘削入口ポート28a及びバケット開き入口ポート28bにバケット掘削供給油路68A及びバケット開き供給油路68Bをそれぞれ介して接続されるバケット掘削ポート及びバケット開きポートと、タンクに前記タンクライン30を介して接続されるタンクポートと、センターバイパスライン33の上流側部分及び下流側部分にそれぞれ接続されるセンターバイパス入口ポート及びセンターバイパス出口ポートと、を含む。前記パラレルライン61は、前記第1油圧ポンプ31から吐出される作動油を前記供給油路切換弁40をバイパスして前記バケット制御弁60に直接供給するためのラインであって、前記バケット制御弁60の上流側で前記センターバイパスライン33から分岐して前記ポンプポートに至る供給ライン63に合流する。

0041

前記バケット掘削パイロットポート68A及び前記バケット開きパイロットポート68Bは、それぞれ、バケット掘削パイロットライン37A及びバケット開きパイロットライン37Bを介して前記バケットリモコン弁36の弁本体36bに接続される。当該弁本体36bは、前記バケット操作レバー36aにバケット掘削操作が与えられたときに前記バケット掘削パイロットライン37Aを通じて前記バケット掘削パイロットポート67Aにバケット掘削パイロット圧を入力し、前記バケット操作レバー36aにバケット開き操作が与えられたときに前記バケット開きパイロットライン37Bを通じて前記バケット開きパイロットポート67Bにバケット開きパイロット圧を入力する。

0042

前記バケット制御弁60は、前記バケット掘削及びバケット開きパイロットポート67A,67Bのいずれにもパイロット圧が供給されないときは前記中立位置60nを保ち、この中立位置60nでは、前記センターバイパス入口ポートと前記センターバイパス出口ポートとを相互に連通する油路を形成する一方、その他のバルブポートを相互に遮断する。つまり、当該中立位置60nにおいて、前記バケット制御弁60は、前記センターバイパスライン33を開通する一方、前記第1油圧ポンプ31、前記バケットシリンダ28及び前記タンクを相互に遮断する。

0043

前記バケット制御弁60は、前記バケット掘削パイロットポート67Aに一定以上の大きさのバケット掘削パイロット圧が供給されたときは、前記中立位置60nから前記バケット掘削パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記バケット掘削位置60aに切換えられ、このバケット掘削位置60aでは、前記ストロークに対応した開口面積で前記ポンプポートを前記バケット掘削ポートに連通する油路と、前記ストロークに対応した開口面積で前記バケット開きポートを前記タンクに連通する油路と、を形成する一方、前記センターバイパス入口ポートと前記センターバイパス出口ポートとの間を遮断する。つまり、当該バケット掘削位置60aにおいて、前記バケット制御弁60は、前記第1油圧ポンプ31から吐出された作動油が前記バケット掘削パイロット圧の大きさに対応した流量で前記バケットシリンダ28のへッド側室28hに供給されることを許容する油路と、前記バケットシリンダ28のロッド側室28rから排出された作動油が前記バケット掘削パイロット圧の大きさに対応した流量でタンクに戻ることを許容する油路と、を形成する一方、前記センターバイパスライン33を遮断するような開弁動作を行う。

0044

前記バケット制御弁60は、前記バケット開きパイロットポート67Bに一定以上の大きさのバケット開きパイロット圧が供給されたときは、前記中立位置60nから前記バケット開きパイロット圧の大きさに対応したストロークで前記バケット開き位置60bに切換えられ、このバケット開き位置60bでは、前記ポンプポートを前記バケット開きポートに連通する油路と、前記ストロークに対応した開口面積で前記バケット掘削ポートを前記タンクに連通する油路と、を形成する一方、前記センターバイパスライン33を遮断する。つまり、当該バケット開き位置60bにおいて、前記バケット制御弁60は、前記第1油圧ポンプ31から吐出される作動油が前記バケット開きパイロット圧の大きさに対応した流量で前記バケットシリンダ28のロッド側室28rに供給されることを許容する油路と、前記バケットシリンダ28のへッド側室28hから排出された作動油が前記バケット掘削パイロット圧の大きさに対応した流量でタンクに戻ることを許容する油路と、を形成する一方、前記センターバイパスライン33を遮断する。

0045

次に、この油圧駆動装置の作用を説明する。以下の説明は、前記ブームリモコン弁36のブーム操作レバー36aに与えられるブーム操作を基準にしてI)ブーム非操作、II)ブーム上げ操作及びIII)ブーム下げ操作の順に行う。

0046

I)ブーム非操作
前記ブーム操作レバー36aにブーム操作が与えられないとき、つまり、ブームリモコン弁36の弁本体36bからブーム上げパイロット圧及びブーム下げパイロット圧のいずれも出力されないとき、供給油路切換弁40は中立位置40nを保ち、ブームシリンダ26を第1及び第2油圧ポンプ31,32とタンクとから遮断する。従って、ブームシリンダ26は、作動せずに現状態を保ち、ブーム20を静止状態に維持する。

0047

一方、ブリードオフ弁50のパイロットポート53にはブーム上げ及びブーム下げパイロット圧のいずれも入力されないので、当該ブリードオフ弁50は全開状態を保ち、これにより、ブリードオフライン52でのエネルギーロスを最小限に抑える。

0048

前記供給油路切換弁40はセンターバイパスライン33を開通し、第1油圧ポンプ31から吐出される作動油は当該センターバイパスライン33とパラレルライン61の双方を経由してバケット制御弁60に供給される。従って、大容量の第1油圧ポンプ31を用いてバケット24を高速で動かすことが可能である。例えば、バケットリモコン弁38のバケット操作レバー38aが操作されると、当該バケットリモコン弁38の弁本体38bがバケット制御弁60のバケット掘削パイロットポート67Aにバケット掘削パイロット圧を入力することにより、当該バケット制御弁60が当該バケット掘削パイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置60nからバケット掘削位置60aに切換わり、当該ストロークに対応した流量で前記第1油圧ポンプ31からバケットシリンダ28のへッド側室28hに作動油が供給されるのを許容する。これにより、当該バケットシリンダ28は前記流量に対応した速度で伸長してバケット24をバケット掘削方向に動かすことができる。

0049

II)ブーム上げ操作
前記ブーム操作レバー36aにブーム上げ操作が与えられると、ブームリモコン弁36の弁本体36bは当該ブーム上げ操作の大きさに対応した大きさのブーム上げパイロット圧をブーム上げパイロットライン34Aを通じて供給油路切換弁40のブーム上げパイロットポート44Aに入力する。これにより、当該供給油路切換弁40は当該ブーム上げパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置40nからブーム上げ位置40aに切換わり、第1及び第2油圧ポンプ31,32のそれぞれから吐出された作動油が合流して前記ストロークに対応した流量でブームシリンダ26のへッド側室26hにブーム上げ入口ポート26aを通じて供給されることを許容するブーム上げ油路を形成する。従って、ブームシリンダ26は、当該流量に対応した速度で伸長し、ブーム20を十分な速度でブーム上げ方向に動かすことが可能である。

0050

前記ブリードオフ弁50のパイロットポート53にはブーム上げパイロット圧が入力され、当該ブリードオフ弁50は当該ブーム上げパイロット圧の大きさに対応した度合いでブリードオフ流量を絞る。このことは、例えばアーム引き掘削動作等においてブームシリンダ26の駆動負荷が高い場合にも第2油圧ポンプ32からブームシリンダ26に供給される作動油の流量を確保することを可能にする。

0051

前記供給油路切換弁40はセンターバイパスライン33を遮断するが、第1油圧ポンプ31から吐出される作動油はパラレルライン61を経由してバケット制御弁60に供給されることができる。従って、I)ブーム非操作の場合と同様、バケットシリンダ28はバケットリモコン弁38のバケット操作レバー38aに与えられる操作の方向及び大きさに対応した方向及び速度でバケット24を動かすことが可能である。

0052

III)ブーム下げ操作
前記ブーム操作レバー36aにブーム下げ操作が与えられると、ブームリモコン弁36の弁本体36bは当該ブーム下げ操作の大きさに対応した大きさのブーム下げパイロット圧をブーム下げパイロットライン34Bを通じて供給油路切換弁40のブーム下げパイロットポート44Bに入力する。これにより、当該供給油路切換弁40は当該ブーム下げパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置40nからブーム下げ位置40bに切換わり、第1及び第2油圧ポンプ31,32のから吐出される作動油のうち第2油圧ポンプ32から吐出される作動油のみが前記ストロークに対応した流量でブームシリンダ26のロッド側室26rにブーム下げ入口ポート26bを通じて供給されることを許容するブーム下げ油路を形成する。従って、ブームシリンダ26は、当該流量に対応した速度で収縮し、ブーム20をブーム下げ方向に動かすことが可能である。

0053

前記ブリードオフ弁50のパイロットポート53にはブーム下げパイロット圧が入力され、当該ブリードオフ弁50は当該ブーム下げパイロット圧の大きさに対応した度合いでブリードオフ流量を絞る。このことは、例えばジャッキアップ作業(前記バケット24を着地させた状態でブーム20をブーム下げ方向に積極的に駆動することにより図1に示されるクローラ11の後端部11bを支点にして当該クローラ11の前端部11aを矢印13に示されるように地盤Gから浮かせる作業)のようにブーム下げ方向へのブームシリンダ26の駆動負荷が高い場合にも第2油圧ポンプ32からブームシリンダ26に供給される作動油の流量を確保することを可能にする。

0054

ここで、図2に示される油圧駆動装置では、前記ブーム下げ方向についてのブームシリンダ26の駆動に小容量の第2油圧ポンプ32を用いることが、前記ブリードオフ弁50の絞り動作に伴うエネルギーロスの削減を可能にする。例えば、従来の油圧駆動装置のようにブーム上げ方向及びブーム下げ方向のいずれについても当該ブーム上げ方向の動作に要求される速度に対応した大容量の油圧ポンプ(図2では第1油圧ポンプ31)を用いるものでは、前記ブリードオフ弁50の開口面積が絞られることによるエネルギーロスが大きい。これに対し、図2に示される油圧駆動装置では、ブーム上げ方向のブームシリンダ26の駆動については第1及び第2油圧ポンプ31,32を用いることにより要求される速度に見合った流量でブームシリンダ26に作動油を供給することを可能にしながら、ブーム下げ方向のブームシリンダ26の駆動については小容量の第2油圧ポンプ32のみを用いることによりブリードオフ弁50の絞り動作に伴うエネルギーロスを有効に削減することができる。しかも、ブーム下げ方向のブーム20の動きについては、前記ジャッキアップ作業も含めて高い速度が要求されないので、前記第2油圧ポンプ32のみの使用が実際の作業に支障を与えることはほとんどない。むしろ、ブーム下げ方向の速度は安全上規制されることが多く、当該規制のためにメータアウト流量が絞られることによってもエネルギーロスが発生するため、ブーム下げ方向についてのみブームシリンダ26の駆動を第2油圧ポンプ32のみで行うことは、きわめて合理的である。

0055

なお、前記ブリードオフ弁53の開口特性については、前記ブーム操作レバー36bが前記ブーム下げ方向についてフル操作された場合に当該ブリードオフ弁53が全閉となるように設定されるのが、好ましい。この特性は、高負荷状態でのブーム下げ方向のブームシリンダ26の駆動をより確実に行うことを可能にするとともに、ブリードオフ弁53での圧力損失を無くすことを可能にする。

0056

このブーム下げ操作において、前記供給油路切換弁40は前記ブーム下げ油路とは独立してセンターバイパスライン33を開通するバイパス油路を形成する。このようにして、第1油圧ポンプ31から吐出される作動油はセンターバイパスライン33(この実施の形態ではセンターバイパスライン33及びパラレルライン61の2つのライン)を経由してバケット制御弁60に供給されることができるので、I)ブーム非操作及びII)ブーム上げ操作の場合と同様、バケットシリンダ28はバケットリモコン弁38のバケット操作レバー38aに与えられる操作の方向及び大きさに対応した方向及び速度でバケット24を動かすことが可能である。

0057

ここにおいて、前記供給油路切換弁40がもし仮に前記ブーム下げ位置40bにおいて前記第1油圧ポンプ31を従来と同様にブームシリンダ26に接続するものであるとすると、当該第1油圧ポンプ31から当該ブームシリンダ26に供給されるブーム下げ用の作動油の流量と当該第1油圧ポンプ31からバケットシリンダ28に供給される作動油の流量とが相互に干渉し、双方の流量を安定させることが困難となるが、前記供給油路切換弁40はブーム下げ位置40bにおいて前記第1油圧ポンプ31と前記ブームシリンダ26とを遮断し、前記第2油圧ポンプ32から前記ブームシリンダ26にブーム下げ用の作動油を供給するためのブーム下げ油路とは独立して前記センターバイパスライン33を開通するバイパス油路を形成するので、前記ブームシリンダ26に供給される作動油の流量に影響を受けることなく少なくとも前記センターバイパスライン33を通じて(この実施の形態ではセンターバイパス33及びパラレルライン61を通じて)バケットシリンダ28に対して安定した流量で作動油を供給することが可能である。

0058

また、少なくともブーム下げ動作において第2油圧ポンプ32から吐出される作動油が専らブームシリンダ26に供給され、当該ブームシリンダ26以外の他の油圧アクチュエータ(図2ではバケットシリンダ28)には第1油圧ポンプ31の吐出油のみが供給されることは、当該他の油圧アクチュエータの駆動の有無にかかわらず小容量の第2油圧ポンプ32からブームシリンダ26に供給されるべき作動油の流量を確保することを可能にする。

0059

さらに、この第1の実施の形態では、供給油路切換部が単一の供給油路切換弁40のみによって構成されるため、当該供給油路切換弁40にブーム上げパイロット圧及びブーム下げパイロット圧を供給するだけの簡素な構成で、ブームシリンダ26のブーム上げ及びブーム下げ入口ポート26a,26bと第1及び第2油圧ポンプ31,32との間を遮断する遮断状態と、第1及び第2油圧ポンプ31,32からブーム上げ入口ポート26aへの作動油の供給を許容する油路を形成するブーム上げ油路形成状態と、第1油圧ポンプ31をブームシリンダ26から遮断して第2油圧ポンプ32についてのみ当該第2油圧ポンプ32からブーム下げ入口ポート26bへの作動油の供給を許容するブーム下げ油路形成状態と、の切換を行うことができる利点がある。

0060

ただし、本発明に係る「供給油路切換部」は、このように単一の方向切換弁である供給油路切換弁40によって構成されるものに限定されない。当該供給油路切換部は、例えば複数の切換弁の組み合わせを含むものであってもよい。その例を第2の実施の形態として図3に示す。

0061

この第2の実施の形態に係る油圧駆動装置は、前記第1の実施の形態に係る油圧駆動装置の供給油路切換弁40に代えて、供給油路切換部を構成する主切換弁45及び遮断切換弁47を備える。それ以外の構成要素は第1の実施の形態に係る構成要素と実質的に同等であるため、同じ参照符を付してその詳細な説明を省略する。

0062

この第2の実施の形態では、供給油路切換部の機能のうち、ブーム上げ操作が行われるときに第1及び第2油圧ポンプ31,32をブームシリンダ26に接続する機能と、ブーム下げ操作が行われるときに第2油圧ポンプ32をブームシリンダ26に接続する機能とが前記主切換弁45に与えられ、ブーム下げ操作が行われるときに前記第1油圧ポンプ31を前記ブームシリンダ26から遮断する機能が前記遮断切換弁47に与えられている。

0063

前記主切換弁45は、前記供給油路切換弁40と同様、パイロット操作式の3位置方向切換弁からなる。すなわち、当該主切換弁45は、複数のバルブポートを有するとともに、前記ブームリモコン弁36にブーム上げパイロットライン34A及びブーム下げパイロットライン34Bを介してそれぞれ接続されるブーム上げパイロットポート44A及びブーム下げパイロットポート44Bを有し、当該パイロットポート44A,44Bに入力されるパイロット圧によって中立位置45n、ブーム上げ位置45a及びブーム下げ位置45bのいずれかの位置に切換えられる。

0064

前記複数のバルブポートは、6つのポート、すなわち、前記第2ポンプ32の吐出口に第2ポンプライン42を介して接続されるポンプポートと、ブームシリンダ26のブーム上げ入口ポート26a及びブーム下げ入口ポート26bにブーム上げ供給油路46A及びブーム下げ供給油路46Bをそれぞれ介して接続されるブーム上げポート及びブーム下げポートと、タンクにタンクライン30を介して接続されるタンクポートと、センターバイパスライン33の上流側部分及び下流側部分にそれぞれ接続されるセンターバイパス入口ポート及びセンターバイパス出口ポートと、を含む。

0065

前記供給油路切換弁46と同様、前記主切換弁45は、前記中立位置45nでは前記センターバイパスライン33を開通する一方で前記第1及び第2油圧ポンプ31,32、前記ブームシリンダ26及び前記タンクを相互に遮断する。

0066

当該主切換弁45は、前記ブーム上げ位置45aでは、前記ブーム上げパイロット圧の大きさに対応した流量で前記ポンプポートからブームシリンダ26のへッド側室26hに作動油が供給されることを許容する油路と、当該ブームシリンダ26のロッド側室26rから排出された作動油が前記ブーム上げパイロット圧の大きさに対応した流量でタンクライン30を通じてタンクに戻ることを許容する油路と、を形成する一方、前記センターバイパスライン33を遮断する。

0067

当該主切換弁45は、前記ブーム下げ位置45bでは、前記ブーム下げパイロット圧の大きさに対応した流量で前記ポンプポートからブームシリンダ26のロッド側室26rに作動油が供給されることを許容する油路と、当該ブームシリンダ26のへッド側室26hから排出された作動油が前記ブーム下げパイロット圧の大きさに対応した流量でタンクライン30を通じてタンクに戻ることを許容する油路と、を形成する。ただし、当該主切換弁45は、当該ブーム下げ位置45bでは前記センターバイパスライン33の開通を維持する。

0068

この第2の実施の形態に係る第1ポンプライン41は、前記主切換弁45の上流側の合流点P1にて前記第2ポンプライン42と合流する。また、前記パラレルライン61は、前記第2ポンプライン42において前記合流点P1よりも前記第2油圧ポンプ32に近い分岐点P2にて当該第2ポンプライン42から分岐してバケット制御弁60に至る。また、前記第1ポンプライン41では前記合流点P1よりも上流側の分岐点P3で当該第1ポンプライン41からセンターバイパスライン33が分岐する。

0069

前記遮断切換弁47は、前記第1ポンプライン41のうち前記分岐点P3と前記合流点P1との間の部分である中間ライン31aに設けられ、ブーム下げ操作が行われるときにのみ当該中間ライン31aを遮断する。具体的に、当該遮断切換弁47は、遮断パイロットポート49を有するパイロット操作式の2位置切換弁からなり、当該遮断パイロットポート49にはブーム下げパイロットライン49Bから分岐する遮断パイロットライン39を通じてブーム下げパイロット圧が入力されることが可能である。当該遮断切換弁47は、前記遮断パイロットポート49に前記ブーム下げパイロット圧が入力されないときは前記中間ライン41aを開通する中立位置47nを保持し、前記遮断パイロットポート49に前記ブーム下げパイロット圧が入力された場合にのみ前記中間ライン41aを遮断する遮断位置47cに切換えられる。

0070

この第2の実施の形態に係る装置において、ブームリモコン弁36のブーム操作レバー36aにブーム上げ操作が与えられると、当該ブームリモコン弁36の弁本体36bからブーム上げパイロットライン34Aを通じて主切換弁45のブーム上げパイロットポート44Aにブーム上げパイロット圧が入力される。これにより、当該主切換弁45は中立位置45nからブーム上げ位置45aに切換えられ、センターバイパスライン33を遮断するとともに、第2ポンプライン42をブーム上げ供給油路46Aに接続しかつブーム下げ供給油路46Bをタンクライン30に接続する。その一方、遮断切換弁47の遮断パイロットポート49にはブーム下げパイロット圧が入力されないので当該遮断切換弁47は中立位置47nを保持して中間ライン41aを開通する。

0071

従って、前記ブーム上げ操作が行われたときには、第1及び第2油圧ポンプ31,32からそれぞれ吐出される作動油が第1及び第2ポンプライン41,42の合流点P1で互いに合流し、前記ブーム上げ操作の大きさに対応した流量でブーム上げ供給油路46Aを通じてブームシリンダ26のへッド側室26hに供給される。従って、ブームシリンダ26は、第1の実施の形態と同様、十分な速度で伸長してブーム20をブーム上げ方向に動かすことが可能である。このとき、前記ブーム上げパイロット圧がブリードオフ弁50のパイロットポート53に入力されて当該ブリードオフ弁50を絞り動作させることは、前記第1の実施の形態と同様である。

0072

前記ブーム操作レバー36aにブーム下げ操作が与えられると、前記ブームリモコン弁36の弁本体36bからブーム下げパイロットライン34Bを通じて主切換弁45のブーム下げパイロットポート44Bにブーム下げパイロット圧が入力される。これにより、当該主切換弁45は中立位置45nからブーム下げ位置45bに切換えられ、センターバイパスライン33を開通したまま、第2ポンプライン42をブーム下げ供給油路46Bに接続しかつブーム上げ供給油路46Aをタンクライン30に接続する。一方、遮断切換弁47はその遮断パイロットポート49に与えられるブーム下げパイロット圧によって遮断位置47cに切換わり、中間ライン41aを遮断する。

0073

従って、前記ブーム下げ操作が行われたときには、前記第1の実施の形態と同様、第1及び第2油圧ポンプ31,32からそれぞれ吐出される作動油のうち小容量の第2油圧ポンプ32から吐出される作動油のみが前記ブーム下げ操作の大きさに対応した流量でブーム下げ供給油路46Bを通じてブームシリンダ26のロッド側室26に供給される。従って、ブームシリンダ26は、第1の実施の形態と同様、前記流量に対応した速度で収縮してブーム20をブーム下げ方向に動かすことが可能である。

0074

このとき、前記ブーム下げパイロット圧がブリードオフ弁50のパイロットポート53に入力されて当該ブリードオフ弁50を絞り動作させること、及び、小容量の前記第2油圧ポンプ32のみの使用が前記絞り動作に伴うエネルギーロスを有効に削減することが可能であること、は前記第1の実施の形態と同様である。

0075

この第2の実施の形態では、第1及び第2油圧ポンプ31,32から吐出される作動油のいずれもバケット制御弁60を通じてブームシリンダ26とは別の他の油圧アクチュエータであるバケットシリンダ28に供給されることが可能である。例えば、ブーム上げ操作が行われている時は、主切換弁45がセンターバイパスライン33を遮断するが、前記遮断切換弁47が中立位置47nを保持して第1ポンプライン41の中間ライン41aを開通するため、当該第1ポンプライン41を流れる作動油は分岐点P2で第2ポンプライン42を流れる作動油と合流してパラレルライン61を通じてバケット制御弁60に供給されることが可能である。逆に、ブーム下げ操作が行われている時は、遮断切換弁47が遮断位置47cに切換わるが、主切換弁45がセンターバイパスライン33を開通するために当該センターバイパスライン33を通じて第1ポンプライン41を流れる作動油がバケット制御弁60に供給されることが可能である。

0076

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような形態を含む。

0077

A)ブーム操作装置について
前記第1及び第2の実施の形態では、ブームリモコン弁36がブーム上げ操作及びブーム下げ操作を受けて当該操作に対応するブーム上げパイロット圧及びブーム下げパイロット圧をブーム上げ信号及びブーム下げ信号として供給油路切換部に入力するブーム操作装置としての機能を有するが、当該機能は、例えば、ブーム上げ操作及びブーム下げ操作を受けて当該操作に対応する電気信号である操作信号を生成する電気レバー装置と、前記操作信号に基いて電気信号である制御信号を生成する制御回路と、当該制御信号の入力を受けて前記ブーム上げパイロット圧及び前記ブーム下げパイロット圧を変化させるように各パイロットラインに設けられる電磁比例減圧弁と、の組み合わせによっても実現される。

0078

B)他の油圧アクチュエータについて
本発明に係る第1油圧ポンプがブームアクチュエータとは別の他の油圧アクチュエータに接続される場合、当該他の油圧アクチュエータは前記バケットシリンダ28に限定されない。当該他の油圧アクチュエータは、例えばアームシリンダ、旋回モータ、走行モータ、あるいはそれ以外の油圧アクチュエータであってもよい。

0079

C)ブーム上げ動作のための使用ポンプについて
ブーム上げ動作に用いられる作動油は、第1及び第2油圧ポンプから吐出される作動油のうち第1油圧ポンプから吐出される作動油のみであってもよい。例えば、供給油路切換部は、前記ブーム上げ油路形成状態において第2ポンプをブームアクチュエータから遮断するものでもよい。

0080

D)建設機械について
本発明が適用される建設機械は油圧ショベルに限定されない。本発明は、ブームを備えた建設機械であって、当該ブームを油圧によりブーム上げ方向及びブーム下げ方向に動かすことが要求される建設機械に、広く適用されることが可能である。

0081

10下部走行体
12上部旋回体
14作業装置
20ブーム
24バケット
26ブームシリンダ
26aブーム上げ入口ポート
26bブーム下げ入口ポート
26hへッド側室
26rロッド側室
28バケットシリンダ(他の油圧アクチュエータ)
31 第1油圧ポンプ
32 第2ポンプライン
36 ブームリモコン弁(ブーム操作器
40供給油路切換弁(供給油路切換部)
40a ブーム上げ位置
40b ブーム下げ位置
40n中立位置
45 主切換弁(供給油路切換部)
47遮断切換弁(供給油路切換部)
50ブリードオフ弁
52ブリードオフライン
60 バケット制御弁

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